2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——地球內(nèi)部不同巖石圈對(duì)地震波傳播的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種地震波可以穿越液態(tài)的外核？A.P波B.S波C.瑞利波D.Love波2.地震學(xué)上確定莫霍面（Moho）存在的主要依據(jù)是？A.地震震源定位B.地震波速度的突然變化C.地震震中分布圖D.地球磁場(chǎng)的異常3.與大陸殼相比，大洋殼的地震波速通常是？A.P波和S波速度都更高B.P波和S波速度都更低C.P波速度更高，S波速度更低D.P波速度更低，S波速度更高4.在地殼中，下列哪種巖石通常具有較高的P波和S波速度？A.深海沉積物B.玄武巖C.花崗巖D.凝灰?guī)r5.當(dāng)P波從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，其波速越低，則反射波的能量通常？A.越強(qiáng)B.越弱C.不變D.無(wú)法確定6.地震波在通過(guò)俯沖帶時(shí)，通常會(huì)觀察到？A.P波速度普遍增加B.S波在某一深度消失C.地震波走時(shí)離散現(xiàn)象加劇D.莫霍面反射波增強(qiáng)7.地幔對(duì)流對(duì)地殼頂部（巖石圈）的地震波速度分布可能產(chǎn)生的主要影響是？A.導(dǎo)致地殼均勻減薄B.引起地殼速度異常（高速或低速區(qū)）C.增加地殼的各向同性D.使地殼厚度均勻化8.所謂地震波的“走時(shí)離散”（Scattering），通常是指？A.地震波到達(dá)時(shí)間比理論值延遲B.地震波在傳播路徑上發(fā)生顯著衰減C.來(lái)自同一震源的不同震相或不同路徑的波到達(dá)時(shí)間存在差異D.地震波振幅在傳播過(guò)程中不斷變化9.在造山帶內(nèi)部，地震S波速度常常表現(xiàn)出顯著的各向異性，這主要是由什么因素造成的？A.巖石圈整體密度增加B.巖石中存在平行于造山帶走向的層理或片理C.P波速度異常普遍存在D.地震震源機(jī)制復(fù)雜多樣10.利用地震反射profiling技術(shù)研究地殼結(jié)構(gòu)時(shí)，主要探測(cè)的是什么？A.地幔對(duì)流B.大陸地殼的內(nèi)部層次C.海洋地殼的厚度D.核幔邊界二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上）1.地震波包括體波中的________波和________波，以及面波中的________波和________波。2.地球內(nèi)部的________面是P波速度顯著增加的界面，通常將其定義為地殼和上地幔的分界。3.上地幔頂部存在一個(gè)地震波速度顯著降低的層，稱為_(kāi)_______，它通常被認(rèn)為是軟流圈的范圍。4.巖石的密度和________、________等彈性參數(shù)是決定地震波在其中傳播速度的主要因素。5.當(dāng)P波以某一角度入射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，如果入射角大于臨界角，則會(huì)在分界面下方產(chǎn)生________。6.地震波在通過(guò)不同構(gòu)造單元（如造山帶、裂谷）時(shí)，其傳播路徑和速度會(huì)受到________和________等因素的影響。7.S波不能通過(guò)________介質(zhì)傳播，這是區(qū)分地核內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地幔性質(zhì)的重要依據(jù)。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言解釋下列名詞）1.巖石圈（Lithosphere）2.莫霍面（Mohorovi?i?discontinuity,Moho）3.地震波走時(shí)（Seismictraveltime）4.地震波速度各向異性（Seismicanisotropy）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述P波和S波速度的主要影響因素，并比較它們?cè)谕粠r石圈介質(zhì)中的典型速度值。2.解釋地震波在兩種不同密度的介質(zhì)分界面處發(fā)生反射和折射的基本原理。3.為什么說(shuō)地震波的研究是確定地殼厚度和圈定構(gòu)造邊界（如俯沖帶、裂谷）的重要手段？4.簡(jiǎn)述地震波速度異常（無(wú)論是高速還是低速）可能反映的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)或構(gòu)造信息。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問(wèn)題）試述地震波（特別是S波）在探測(cè)和研究地球內(nèi)部不同巖石圈結(jié)構(gòu)方面的作用和意義。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.B4.C5.B6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.縱，橫，瑞利，勒夫2.莫霍3.軟流圈4.彈性模量，泊松比5.折射波（或轉(zhuǎn)換波）6.構(gòu)造，幾何7.流體三、名詞解釋1.巖石圈：地球表面到軟流圈以上，由巖石組成的固體外殼，包括地殼和上地幔頂部。2.莫霍面：克羅德·莫霍洛維奇于1909年發(fā)現(xiàn)的地殼和上地幔之間的地震波速度突變的界面，P波和S波速度在此處都顯著增加。3.地震波走時(shí)：指地震波從震源出發(fā)，傳播到特定測(cè)點(diǎn)的旅行時(shí)間，是分析地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。4.地震波速度各向異性：指地震波在介質(zhì)中的傳播速度隨傳播方向不同而變化的現(xiàn)象。四、簡(jiǎn)答題1.P波和S波速度的主要影響因素包括介質(zhì)的密度和彈性模量（如楊氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比）。一般而言，彈性模量越大，波速越快；密度越大，P波速度越慢，S波速度越快。在同一巖石圈介質(zhì)中，P波速度通常遠(yuǎn)高于S波速度，且兩者均隨介質(zhì)成分從基性到酸性而變化（總體趨勢(shì)是酸性巖石波速更高）。典型值：地殼P波約6-8km/s，S波約3.5-4.5km/s；上地幔頂部P波約8-11km/s，S波約4.5-5.5km/s。2.當(dāng)P波從一種介質(zhì)（波速v1）斜射入另一種介質(zhì)（波速v2）時(shí)，入射波一部分能量被返回原介質(zhì)形成反射波，另一部分能量進(jìn)入第二種介質(zhì)發(fā)生折射。根據(jù)斯涅爾定律（n1sinθ1=n2sinθ2，其中n與v成反比），折射波在第二種介質(zhì)中的傳播方向會(huì)發(fā)生改變。由于兩種介質(zhì)的密度和彈性參數(shù)不同（v1≠v2），P波的反射角等于入射角，但折射角通常不等于入射角。同時(shí)，入射P波可能轉(zhuǎn)換為在分界面上傳播的S波（轉(zhuǎn)換波），反之亦然。這些波的反射、折射和轉(zhuǎn)換共同構(gòu)成了地震波在界面處的相互作用。3.地震波，特別是P波和S波，在傳播過(guò)程中會(huì)記錄下所經(jīng)過(guò)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息。通過(guò)分析地震波的走時(shí)、振幅、波形和路徑變化，可以推斷出介質(zhì)的速度分布。例如，P波速度的突然增加可以確定莫霍面的位置，從而界定地殼的厚度；S波速度的變化和缺失可以揭示地殼內(nèi)部是否存在低速帶、空洞或不同巖石類型；在俯沖帶，S波速度的異?；蚵窂降膹澢梢匀Χǜ_板塊的位置和深度；裂谷地區(qū)的波速變化則反映了地殼的拉伸和減薄。因此，地震波是探測(cè)和研究地殼乃至上地幔頂部（巖石圈）結(jié)構(gòu)的重要物理工具。4.地震波速度異常（無(wú)論是高速還是低速）通常反映了巖石圈內(nèi)部物理性質(zhì)的局部變化。高速異常區(qū)可能意味著存在密度相對(duì)較高或彈性模量較大的物質(zhì)，如結(jié)晶程度更高的巖石、致密的變質(zhì)巖、部分熔融體上方存在的固態(tài)巖石圈根等。低速異常區(qū)則可能對(duì)應(yīng)于部分熔融體、含流體（水、熔體）的巖石、構(gòu)造斷裂帶、應(yīng)力松馳區(qū)域等。速度異常的位置、規(guī)模和形態(tài)為理解區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、板塊動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及探測(cè)特殊地質(zhì)體（如隱伏斷層、礦體）提供了重要線索。五、論述題地震波在探測(cè)和研究地球內(nèi)部不同巖石圈結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其核心原理在于不同巖石圈介質(zhì)具有不同的物理性質(zhì)（密度、彈性模量等），導(dǎo)致地震波在其中傳播的速度不同。通過(guò)分析地震波（特別是體波P波和S波）的走時(shí)、振幅、頻率和路徑，科學(xué)家能夠反演地球內(nèi)部的波速結(jié)構(gòu)。首先，地震波速度是巖石圈物理狀態(tài)最直接的反映。地殼和上地幔頂部的巖石類型、溫度、壓力和化學(xué)成分共同決定了其彈性參數(shù)，進(jìn)而影響P波和S波的速度。通過(guò)測(cè)量地震波的走時(shí)，可以繪制地震走時(shí)圖，從中確定地球內(nèi)部具有相同波速的等值面，如莫霍面、古登堡面以及可能的軟流圈底界。這些界面清晰地劃分了地殼、地幔等不同圈層，是巖石圈結(jié)構(gòu)的基本單元。其次，P波和S波的速度差異及其變化提供了關(guān)于巖石圈介質(zhì)性質(zhì)的關(guān)鍵信息。例如，S波不能通過(guò)液態(tài)介質(zhì)，因此其速度缺失或顯著降低的區(qū)域（如外核）必然存在液態(tài)物質(zhì)。通過(guò)分析S波速度的變化，可以識(shí)別出地幔內(nèi)部的低速帶、超高速區(qū)等異常結(jié)構(gòu)，這些區(qū)域往往與巖漿活動(dòng)、地幔對(duì)流、板塊俯沖、地殼均衡調(diào)整等地質(zhì)過(guò)程密切相關(guān)。此外，地震波在傳播路徑上與巖石圈內(nèi)部的構(gòu)造邊界（如斷層、褶皺）相互作用，產(chǎn)生反射、折射、繞射和散射等現(xiàn)象。這些波場(chǎng)的變化為直接成像和圈定這些構(gòu)造邊界提供了依據(jù)。例如，地震反射剖面技術(shù)通過(guò)分析來(lái)自地殼